أن نظام الإشعال يلعب دوراً في الاحتراق الذي يحدث من خلال شمعات الإشعال في السيارة، في عملية الاحتراق يمكن أن تبعث شمعات الإشعال شرارات بسبب وجود تيار كهربائي فائق الجهد ناتج عن ملف الإشعال، مقدار الجهد هذا يتغير، باستخدام مبدأ الحث الكهرومغناطيسي، تحدث هذه العملية لأن الملف الأساسي يحتوي على كمية أقل من الجهد من الملف الثانوي، يستخدم نظام الإشعال لتنفيذ دائرة التحويل من بطارية كهربائية بجهد 12 فولت حتى 20 كيلو فولت على شمعة الإشعال، لأداء هذه الدائرة، يتم تزويد نظام الإشعال بعدة مكونات متصلة ببعضها البعض.
مكونات نظام الإشعال التقليدي:
البطارية (Battery):
تعمل البطارية على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية، حيث تعتبر البطارية المصدر الرئيس للكهرباء في المركبات الآلية عند بدء التشغيل وعند زيادة الأحمال على المولد في حالة عدم مقدرة المولد بتوفير التيار اللازم، كما وتعتبر مستودع لتخزين الطاقة في حالة عمل المحرك وتوليد المولد التيار من أجل الاستفادة منه عند الحاجة. كما أن هناك نوعان من أنواع البطاريات مستخدمان بكثرة على السيارات وهي البطاريات الرصاصية والبطاريات التي لا تحتاج لصيانة.
تتكون البطارية من أجزاء مختلفة يعمل كل جزء بوظيفة خاص والأجزاء هي: الألواح السالبة والألواح الموجبة للبطارية، خلايا البطارية، أعمدة التوصيل، اتصال أعمدة التوصيل مع الأقطاب، فواصل بين الألواح السالبة والألواح الموجبة، شبكات الألواح والمادة الفعالة الموجودة عليها، أقطاب البطارية الأغطية والسدادات لخلايا البطارية (البطارية الرصاصية) وجسم البطارية.
مفتاح الاشتعال (Ignition switch):
هو عبارة عن مفتاح كهربائي يقوم بتوصيل البطارية بنظام الاشتعال وفصله عنها لإيقاف عمل المحرك، يتم تصنيع مفتاح الاشتعال بتصميم معين يحتوي على قفل ميكانيكي ويتم استخدامه بواسطة مفتاح ميكانيكي يتناسب مع القفل.
ملف الإشعال (Ignition Coil):
هو عبارة عن محول كهربائي يقوم بتحويل جهد البطارية المنخفض إلى جهد إشعال عالي، يتكون ملف الإشعال من أجزاء عديدة هي: قلب من رقائق الحديد المطاوع المعزول، اللفيفة الابتدائية وتتكون من عدد قليل من اللفات المصنوعة من سلك النحاس ويكون قطرها أكبر من قطر أسلاك الملف الثانوي، اللفيفة الثانوية وتتكون من عدد كبير من اللفات المصنوعة من أسلاك النحاس ذات القطر الرفيع والمعزولة وتوضع فوقها اللفيفة الابتدائية، يلف هذان الملفان أحدهما داخل الآخر، حيث يلف الملف الثانوي أولاً حول القلب الحديدي، ثم يلف حوله الملف الابتدائي.
في البداية يوصل الملف الابتدائي مع البطارية، كذلك الملف الثانوي مع نهاية الملف الابتدائي وتكون نهاية الملف الثانوي موصولة مع موزع الإشعال، كما يوجد بداخل بعض أنواع ملفات الإشعال زيت لتبريد الحرارة التي تنتج عن مرور التيار الكهربائي ذات الجهد العالي، الملفات المغمورة بالزيت تعطي العديد من الميزات وهي: عزل أحسن وتقليل تأثير الرطوبة، تعمل الملفات الابتدائية عند درجة حرارة منخفضة ولذا تقل المقاومة وتسمح بمرور تيار أعلى وتقلل من تأثير الوهج.
موزع الشرر (Distributor):
يُعد موزع الشرر (Distributor) هو الجزء الرئيسي لنظام الإشعال، يقوم موزع الشرر بالعديد من الوظائف أهمها: غلق الدائرة وفتحها بين ملف الإشعال والبطارية، كذلك يعمل على توزيع التيار الذي يتولد في ملف الإشعال إلى شمعات الاشتعال كل بدورها في التوقيت المناسب، يتم ذلك بواسطة العمود الدائر للموزع والعضو الدوار (الشاكوش) وغطاء الموزع، حيث يتكون موزع الشرر من العديد من الأجزاء أهمها:
1- غطاء الموزع Distributor Cap:
هو غطاء للموزع ويصنع من الأبوكس الصناعي المصبوب بالحقن وله خاصية مقاومة الدرجات العالية للحرارة والعزل العالي لعدم تمرير التيار الكهربائي، يحتوي بداخله على عدد من النحاسات تقدر بعدد الاسطوانات موزعة على محيطه، كما يوجد عند مركز الغطاء جزء خاص لتوصيل الضغط العالي من ملف الاشعال.
2- العضو الدوار (الشاكوش) Rotor Electrode:
يصنع العضو الدوار من الابوكس الصناعي مثل غطاء الموزع، يستقبل العضو الدوار (الشاكوش) التيار ذا الجهد العالي القادم من الملف الثانوي في ملف الإشعال عبر شريحة النحاس المثبتة على الشاكوش ومنها إلى نقاط التلامس النحاسية بالغطاء و أخيراً إلى شمعات الاشعال، في بعض الموزعات نجد أن طرف العضو الدوار غطي بطبقة رقيقة مقاومة للكهرباء مثل أوكسيد الرصاص أو الألمنيوم، حيث وضعت من أجل منع ضجيج الإشعال وبالتالي تشويش الراديو.
عند زيادة السرعة للمحرك عن الحد المسموح، فإن كتلة النقل الموجودة على العضو الدوار تتحرك في اتجاه الخارج نتيجة القوة الطردة المركزية متغلبة على ضغط الياي، فتلامس الكتلة مع الصفيحة المعدنية الموصلة مع الأرض فلا يمر تيار الجهد العالي عبر الطرف الأمامي للعضو الدوار وإنما يتسرب عبر الغطاء إلى الأرض ولا يكون هناك شرارة في شمعات الإشعال، ممّا يقلل من سرعة المحرك، عندما تقل سرعة المحرك، فإن النابض يعمل على سحب كتلة النقل عن الصفيحة المعدنية فلا يمر التيار إلى الأرضي ولكن يعود إلى الطرف الأمامي ومنه إلى شمعات الإشعال، فيتم الاحتراق في الاسطوانة.
3- حدبات القطع (كامة) Breaker Cam:
تقوم حدبات القطع (كامة) المشكلة على عمود الموزع بفتح وغلق البلاتين ويستمد حركته من عمود الكامات المحرك.
4- المكثف Condenser:
يتكون المكثف من شريطين أو مجموعة من الشرائط (ألواح) من رقائق الألمنيوم أو الرصاص أو القصدير وبينهما شرائح عازلة من ورق مشبع بالبارفين، حيث يكون للمكثف سطح كبير لاختزان الطاقة الكهربائية المتولدة عبر القوس الكهربائي عند فتح البلاتين، يتم لف هذه الشرائط على هيئة اسطوانة وتوضع داخل علبة من الألمنيوم ويتصل أحد طرفي ألواح المكثف من الداخل بالعلبة (توصي كهربائي أرضي)، بينما الطرف الآخر يتصل بسلك بالملف الابتدائي ويوصل المكثف بقاطع التلامس على التوازي.
للمكثف فائدتان أساسيتان هما: تخزين الطاقة الكهربائية المارة عبر القوس الكهربائي لحظة فتح البلاتين وبذلك يحمي نقاط التلامس من الحريق والتلف من شرارة القوس الكهربي وإعادة تفريغ هذه الطاقة في اتجاه معاكس لمرور التيار في الملف الابتدائي عندما يتلامس البلاتين، ممّا يعمل على إبطاء نمو التيار وبالتالي زيادة التأثير بالملف الثانوي، يؤدي أي عيب بالمكثف لسرعة تلف قاطع التلامس وضعف أو انعدام الشرارة بالشمعات.
5- قاطع التلامس (البلاتين):
يتحكم قاطع التلامس في زمن مرور التيار في اللفيفة الابتدائية، وذلك بفتح وغلق نقاط التلامس، يصنع من التنجستن أو سبيكة البلاتنيوم والأرديوم ويثبت على صينية الموزع، يقوم بتقطيع تيار الدائرة الابتدائية لإطلاق الطاقة الكهرومغناطيسية من الملف الابتدائي واستنتاج الجهد العالي من الملف الثانوي، يتكون البلاتين من قطعتين إحداهما متحركة عن طريق كامة عمود الموزع والأخرى ثابتة ومتصلة مع الأرضي عن طريق جسم الموزع.
6- زاوية الفتح وزاوية السكون:
تعرف زاوية السكون بأنها الزاوية التي تكون نقاط تلامس القاطع خلالها متصلتين، وتعتبر هذه الزاوية مقياس للزمن اللازم لتكوين المجال المغناطيسي، أما زاوية الفتح فهي الزاوية التي تكون نقطتا التلامس متباعدتين وتعتبر هذه الزاوية مقياس لزمن تلاشي المجال المغناطيسي.
حيث هناك علاقة بين المجال المغناطيسي وبين زاوية الفتح والغلق في قاطع التلامس، بحيث أن تكوين المجال المغناطيسي في الملف الابتدائي يحتاج إلى فترة زمنية معينة تكون هذه الفترة المتاحة أطول عند سرعات دوران المحرك المنخفضة عنها عند السرعات العالية، بحيث كلما زاد زمن قفل قاطع التلامس كلما زادت قوة المجال المغناطيسي وبالتالي زادت قوة الشرارة الكهربائية وتحسن الإشعال.
شمعة الإشعال:
تُعد شمعة الإشعال من أهم الأجزاء لنظام الإشعال التقليدي، حيث تعمل شمعة الإشعال على توصيل تيار الإشعال إلى غرفة الاحتراق في اسطوانات محرك الديزل بشكل معزول وتحويلها إلى شرارة تتحرك بين الإلكترودین محدثة إشعال خليط الوقود والهواء، يجب أن تتوفر في شمعة الإشعال العديد من الشروط منها: تحمل الإجهادات الحرارة الواقعة عليها، مقاومة عالية للاجهادات الميكانيكية ضد الضغط والصدمات، ذات موصلية حرارية جيدة مع عزل كهربائي عالي.
مقاومة التوالي (الموازنة):
عند التشغيل على البارد وعند عمل السلف لمدة أطول من اللازم، فإن ذلك يؤدي إلى انخفاض جهد البطارية إلى 9 فولت وعند انخفاض جهد البطارية ينخفض جهد الدائرة الابتدائية وبالتالي الدائرة الثانوية، فتصبح الشرارة ضعيفة، للتغلب على تلك المشكلة فقد قام عدد من مصنعي السيارات باستبدال ملف الاشعال التقليدي الذي يعمل على 12 فولت بملف آخر يعمل على 7.5 فولت وتم إضافة مقاومة على التوالي مع الدائرة الابتدائية.
أثناء تشغيل السيارة، فإن المقاومة تقلل جهد البطارية إلى 7.5، أثناء بدأ الإدارة فإن مفتاح التشغيل لبادئ الحركة يقوم بعمل دائرة قصر على المقاومة ويقوم بنقل جهد البطارية بالكامل إلى الملف وفي حالة انخفاض الجهد أثناء بدء الحركة، فإن الجهد الواصل للملف قادر على توفير شرارة قوية للشمعات وتتراوح قيمة المقاومة بين 1.2 إلى 1.8 أوم .
